開(kāi)卷機(jī)系統(tǒng)中機(jī)電畢業(yè)論文

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1、 摘 要冷軋帶鋼的開(kāi)卷絕大多數(shù)采用筒式開(kāi)卷機(jī)，其設(shè)備配置較為簡(jiǎn)單，主要由筒及其傳動(dòng)系統(tǒng)，壓緊輥，活動(dòng)支撐和推卷、卸卷等裝置組成。 小型冷帶鋼開(kāi)卷機(jī)僅用來(lái)開(kāi)卷，有時(shí)還用來(lái)卷取。在軋制過(guò)程中依靠這類(lèi)開(kāi)卷設(shè)備可以建立前后張力，這樣可以降低軋制壓力，改善軋輥的軋制穩(wěn)定性。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，原開(kāi)卷機(jī)的張力較小，現(xiàn)增加了帶鋼的張力，進(jìn)行了主要零件的強(qiáng)度計(jì)算，并進(jìn)行了軋機(jī)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)。該開(kāi)卷機(jī)保證卷取的恒定張力，提高了帶鋼的表面質(zhì)量。開(kāi)卷機(jī)是成卷軋制和帶材精整機(jī)組中的重要設(shè)備。在可逆式冷、熱軋帶材軋機(jī)的前后均裝有開(kāi)卷機(jī)，在不可逆冷、熱軋帶材軋機(jī)以及某些精整作業(yè)線上的出口端也裝設(shè)帶材開(kāi)卷機(jī)。開(kāi)卷機(jī)有很大的張力以

2、保證降低軋制壓力，減少帶鋼翹曲現(xiàn)象，從而提高帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量。該軋機(jī)可供小型冷軋廠使用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：開(kāi)卷機(jī)，表面質(zhì)量，恒定張力The design of decoiling unitabstractOne of the decoiling belted steel fetches the overwhelming majority and adopts reel type a fetching machine, its device layout is comparatively simple, by the reel and transmission mainly , compr

3、ess tightly the roller , support and pushes one , unload the devices , such as one ,etc. to make up in activity. Small-scale cold a fetching machine of belted steel is not only used for twining one but also used for opening a book sometimes. Tension before and after depending on this each and fetchi

4、ng equipment and can be set up in the rolling course, so can reduce the rolling pressure , improve the rolling stability of the roll . According to surveying and studying live, the tension of original fetching machines is relatively small, increase the tension with steel now, selected the capacity o

5、f the electrical machinery again at the same time . The intensity of carrying on the major part is calculated, and carry on the economic benefits of the rolling mill and appraise . This fetching machine adopts the adjustable speed electrical machinery of direct current, guarantee a invariable tensio

6、n fetched, have improved the surface quality with steel. This rolling mill is for small-scale cold-rolled factory to use , have good economic benefits. Keyword: decoiling unit, surface quality, invariable tension 緒論開(kāi)卷機(jī)是軋鋼成卷生產(chǎn)不可少的設(shè)備。保證開(kāi)卷機(jī)順利工作對(duì)提高軋機(jī)生產(chǎn)率有很重要意義。冷軋機(jī)組中，開(kāi)卷機(jī)用于將鋼卷伸展。采用恒張力軋制，可以提高帶鋼質(zhì)量。 例如對(duì)于1700冷

7、軋機(jī)組開(kāi)卷機(jī)設(shè)計(jì)，其用于二機(jī)架冷軋機(jī)組中。首先，選擇開(kāi)卷機(jī)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)述。由于冷帶鋼卷取張力大，采用四棱錐筒結(jié)構(gòu)。用液壓缸移動(dòng)斜楔進(jìn)行脹縮。將四棱錐體單獨(dú)加工裝在筒軸上，這樣改進(jìn)，加工方便。當(dāng)錐體磨損后可以單獨(dú)更換。這樣，可以降低設(shè)備維修費(fèi)用。另外，四個(gè)扇形塊邊采用搭接技術(shù)，防止筒脹開(kāi)后出現(xiàn)空隙，減少鋼卷局部壓扁，提高鋼卷質(zhì)量。去掉鉗口，采用助卷器卡緊帶鋼頭部，方便卸卷。這次設(shè)計(jì)，計(jì)算帶鋼卷開(kāi)過(guò)程中對(duì)筒的壓力并計(jì)算卷取軸彎曲強(qiáng)度，對(duì)支承軸承進(jìn)行選擇和校核。采用合理的潤(rùn)滑方案、潤(rùn)滑方法和控制技術(shù)，使卷取機(jī)技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。強(qiáng)度足夠，有廣泛的使用價(jià)值，可用于酸洗、熱處理、鍍鋅和

8、鍍鋅機(jī)組中。 第一章 開(kāi)卷機(jī)的概念和發(fā)展趨勢(shì) 1.1選題的背景和目的 開(kāi)卷機(jī)的設(shè)計(jì)，除了按一般機(jī)械設(shè)計(jì)程序進(jìn)行機(jī)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)外，尚有幾個(gè)與工藝和操作有關(guān)特殊問(wèn)題。如機(jī)構(gòu)選擇、主要參數(shù)確定、筒壓力計(jì)算和張力、調(diào)速、卷取質(zhì)量等。 開(kāi)卷機(jī)的結(jié)構(gòu)形式的選擇，熱帶鋼卷取機(jī)裝在熱帶鋼軋機(jī)的后面地下式開(kāi)卷機(jī)，一般三輥式成形輥布置多支點(diǎn)棱錐型筒。冷軋帶鋼卷取機(jī)安裝冷軋機(jī)組、平整機(jī)組外，廣泛用于各類(lèi)縱切和橫切精整機(jī)組、重卷機(jī)組和酸洗機(jī)組的不同部位以滿足不同的工藝要求。 在可逆式冷軋機(jī)上軋制時(shí)，帶鋼張力由開(kāi)卷機(jī)產(chǎn)生，因而這種開(kāi)卷機(jī)要承受很大的張力，寬帶鋼的張力可達(dá)400500千牛，特別多輥軋機(jī)軋制合金薄帶材時(shí)，帶

9、鋼對(duì)卷取機(jī)的徑向壓力極大，長(zhǎng)期以來(lái)多采用帶鉗口的實(shí)心筒。再設(shè)置重卷機(jī)組倒卷，多采用八棱錐無(wú)縫隙筒，以防止筒損壞坯帶材表面。冷帶鋼開(kāi)卷機(jī)是冷軋生產(chǎn)的重要設(shè)備。1.2開(kāi)卷機(jī)的概述 開(kāi)卷設(shè)備大體可分為：懸臂式開(kāi)卷機(jī)、雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)和雙錐頭式開(kāi)卷機(jī)。懸臂式開(kāi)卷機(jī)具有剛性大，開(kāi)卷張力大等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于較薄帶材的開(kāi)卷。懸臂式開(kāi)卷機(jī)和雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)及雙錐頭式開(kāi)卷機(jī)已成功地應(yīng)用于帶材精整機(jī)組及冷連軋機(jī)組。最近幾年，西德和美國(guó)一些機(jī)械制造公司和生產(chǎn)廠商，大力推廣雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)。國(guó)外生產(chǎn)事件證明，雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)上料操作方便，工作平穩(wěn)可靠，其結(jié)構(gòu)也比懸臂式開(kāi)卷機(jī)簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是，由于采用兩套傳動(dòng)裝置，雙圓柱

10、頭式開(kāi)卷機(jī)設(shè)備重量比懸臂式開(kāi)卷機(jī)要大。由于雙錐頭式開(kāi)卷機(jī)，錐頭部分和帶內(nèi)卷圈接觸面積太小，帶張力操作時(shí)，容易損壞帶材頭部，所以目前已不大采用。 圖1.1 為某機(jī)組懸臂式開(kāi)卷機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。 圖1.1懸臂式開(kāi)卷機(jī) 1筒2傳動(dòng)裝置3減速機(jī)4電機(jī)5脹縮油缸6對(duì)中油缸1.3開(kāi)卷機(jī)的結(jié)構(gòu)1.3.1單筒可脹縮開(kāi)卷機(jī) 這種結(jié)構(gòu)開(kāi)卷機(jī)，其結(jié)構(gòu)上與張力卷取機(jī)基本相同，但在開(kāi)卷機(jī)筒上無(wú)鉗口裝置。案筒結(jié)構(gòu)形式不同，可分為單筒棱錐式開(kāi)卷機(jī)和單筒鏈板式開(kāi)卷機(jī)。 圖1.2為單筒鏈板開(kāi)卷機(jī)機(jī)構(gòu)。它在帶鋼精整機(jī)組的頭部，用來(lái)開(kāi)卷厚度為0.6毫米，寬度為500毫米的帶卷。卷重為15噸，開(kāi)卷速度為3米/秒。 筒的縮徑機(jī)構(gòu)，依靠?jī)H作

11、徑向運(yùn)動(dòng)的四塊弓形塊3來(lái)實(shí)現(xiàn)。弓形塊3與內(nèi)筒1用鏈板2鉸接，內(nèi)筒1與心軸4采用其尾部的墊板5連接在一起。心軸4則與筒端部的軸向脹縮液壓缸活塞桿相連。若軸向液壓缸進(jìn)行壓力壓油時(shí)，活塞桿與心軸4一起做軸向移動(dòng)使筒縮徑。借助于彈簧的作用，使活塞桿與心軸4復(fù)位，筒脹徑。 圖1.2 單筒鏈板式開(kāi)卷機(jī)結(jié)構(gòu) 1內(nèi)筒2鏈板3弓形塊4心軸5墊板 這種開(kāi)卷機(jī)進(jìn)適用于開(kāi)卷張力不大于1000公斤的卷重在15噸以下的橫切機(jī)組、清洗機(jī)組、退火機(jī)組等精整機(jī)組。對(duì)于處理卷重較大和開(kāi)卷張力較大的帶卷時(shí)，可采用單筒棱錐式開(kāi)卷機(jī)。圖1.3為單筒棱錐式開(kāi)卷機(jī)。它用于雙機(jī)架平整機(jī)組，帶材厚度為0.15-0.8毫米，寬度為550-127

12、0毫米。開(kāi)卷速度為33米/秒或23米/秒。開(kāi)卷張力為2270公斤，卷重為20000-45000公斤。這種開(kāi)卷機(jī)筒由活動(dòng)支撐軸頸1、拉桿2、空心軸3、扁銷(xiāo)4.弓形塊5、棱錐軸6以及滑鍵7等組成。 圖1.3單卷棱錐式開(kāi)卷機(jī)的筒結(jié)構(gòu) 1活動(dòng)支撐軸頸2拉桿3空心軸4扁銷(xiāo)5弓形塊6棱錐軸7滑鍵這種單筒棱錐式開(kāi)卷機(jī)與鏈板式開(kāi)卷機(jī)比較，具有剛性好、開(kāi)卷張力大、設(shè)備重量較輕等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛采用。1.3.2雙錐頭無(wú)脹縮開(kāi)卷機(jī) 圖1.4為雙錐頭無(wú)脹縮開(kāi)卷機(jī)。它用來(lái)開(kāi)卷厚度為1.5-5毫米，寬度為1500毫米的帶材，開(kāi)卷速度為1米/秒。這種開(kāi)卷機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是圓錐頭與帶卷內(nèi)孔容易產(chǎn)生打滑。為了克服這一缺點(diǎn)，

13、可采用錐頭可脹縮開(kāi)卷機(jī)。 圖1.4雙錐頭無(wú)脹縮開(kāi)卷機(jī)1.3.3雙圓柱頭可脹縮開(kāi)卷機(jī) 雙圓柱頭可脹縮開(kāi)卷機(jī)按其脹縮方式的不同，還可分為徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)和軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)兩種。 雙圓柱頭式開(kāi)卷機(jī)用于酸洗機(jī)組、剪切機(jī)組及冷連軋機(jī)組。一般來(lái)說(shuō)，這種開(kāi)卷機(jī)用來(lái)開(kāi)卷張力不大的帶厚為2-8毫米的熱軋帶鋼。對(duì)于薄帶鋼和大張力開(kāi)卷時(shí)，則采用懸臂式開(kāi)卷機(jī)。 圖1.5為徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)。開(kāi)卷機(jī)左右錐頭分別由液壓缸2操作，可沿其水平方向移動(dòng)。借此夾持帶卷內(nèi)徑，并對(duì)中機(jī)組中心線。圓柱脹縮由二個(gè) 圖1.5徑向液壓缸脹縮雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)徑向液壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了使兩個(gè)徑向液壓缸4作同步徑向運(yùn)

14、動(dòng)，利用齒輪3實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步。這種結(jié)構(gòu)上克服了上述錐頭無(wú)脹縮開(kāi)卷機(jī)的打滑現(xiàn)象，使用情況表明，效果良好。軸向液壓缸雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)，用于五機(jī)架冷連軋機(jī)組。帶材厚度為1.5-6毫米，帶材寬度為550-1530毫米。屈服極限為37公斤/。最大卷重為45000公斤。開(kāi)卷速度為10.5米/秒。開(kāi)卷張力為920-9200公斤。筒結(jié)構(gòu)如圖1.6所示，筒直徑為610毫米，脹徑時(shí)為630毫米，縮徑時(shí)為560毫米。筒長(zhǎng)度為855毫米，由于筒較短，把與軸向脹縮液壓缸活塞直接相連的拉桿頭部做成錐形，在錐形部位加工出燕尾槽滑動(dòng)面，使它與弓形3相配合，構(gòu)成斜契滑動(dòng)機(jī)構(gòu)。推動(dòng)弓形塊脹開(kāi)，筒脹徑。軸向脹縮液壓缸反向動(dòng)作時(shí)，借助拉

15、桿端部上的燕尾槽是筒縮徑。軸向脹縮 活塞直徑為440毫米，行程為221毫米。 1.6軸向液壓缸脹縮的雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)的筒結(jié)構(gòu) 1空心軸2拉桿3弓形塊 軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)與徑向液壓缸找那個(gè)所雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)相比，僅僅是圓柱頭脹縮液壓缸布置方式不同。制造和使用等方面來(lái)看，軸向液壓缸脹縮雙圓柱頭開(kāi)卷機(jī)較好。 圖1.7脹縮液壓缸和回轉(zhuǎn)接頭 1拉桿2活塞3回轉(zhuǎn)接頭14開(kāi)卷機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 薄板、帶鋼的生產(chǎn)技術(shù)是鋼鐵工業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。薄鋼板除了供汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、化工、食品罐頭、建筑、電器等工業(yè)使用外，還與日常生活有直接關(guān)系，如家用電冰箱、洗衣機(jī)、電視機(jī)等都需要薄鋼板。因而在一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家中，薄

16、鋼板占鋼材的比例逐年增加，在薄板、帶鋼中，冷軋產(chǎn)品占很大部分。 近年來(lái)，冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面：(1)增加鋼卷質(zhì)(重)量。增加鋼卷質(zhì)量是提高設(shè)備生產(chǎn)能力的有效方法，因?yàn)槔滠垘т撌且凿摼矸绞缴a(chǎn)的，每一個(gè)鋼卷在送到機(jī)組內(nèi)軋制或處理前，都必須經(jīng)過(guò)拆捆、開(kāi)卷、穿帶，然后加速到正常速度工作，在每一卷終了時(shí)又需要有減速、剪切、卷取及卸卷的過(guò)程，占用較多的生產(chǎn)時(shí)間。鋼卷質(zhì)量增大后，可相應(yīng)地增加作業(yè)的時(shí)間，而且由于每卷帶鋼長(zhǎng)度的增加，帶鋼在穩(wěn)定速度下軋制的時(shí)間也相應(yīng)增加，機(jī)組的速度才能真正得到提高，帶鋼的質(zhì)量也才能得以改善。然而，鋼卷質(zhì)量也不可無(wú)限制地增加，它受到開(kāi)卷機(jī)等機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)

17、度的限制，也受到電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍的限制，而且卷重太大還會(huì)給車(chē)間內(nèi)鋼卷的運(yùn)輸和存放帶來(lái)困難。目前，冷軋帶卷的質(zhì)量已達(dá)40t，個(gè)別的達(dá)到60t，以帶鋼單位寬度計(jì)算的卷重達(dá)到30-36kgmm。(2)提高機(jī)組和軋機(jī)的速度。20世紀(jì)50年代開(kāi)卷機(jī)大都在20ms左右，60年代以來(lái)已逐步提高到30ms左右，最高軋制速度達(dá)37.5m/s。六機(jī)架冷連軋機(jī)的最高軋制速度已超過(guò)了40m/s。但是，軋制速度的進(jìn)一步提高會(huì)受到工藝潤(rùn)滑材料與方式的限制。其他作業(yè)線(如單機(jī)架平整機(jī)組、雙機(jī)架平整機(jī)組、各剪切機(jī)組、連續(xù)熱鍍鋅機(jī)組、酸洗機(jī)組、電鍍錫機(jī)組等)的機(jī)組速度也都相應(yīng)提高。 (3)提高自動(dòng)化程度。在生產(chǎn)操作自動(dòng)化方面，普

18、遍采用各種形式的極限開(kāi)關(guān)、光電管等、對(duì)每個(gè)動(dòng)作實(shí)行自動(dòng)程序控制，實(shí)現(xiàn)了鋼卷對(duì)中、帶鋼邊緣糾偏、機(jī)組中帶鋼速度的自動(dòng)調(diào)整、剪切鋼板的自動(dòng)分選等自動(dòng)化操作和控制。 (4)改進(jìn)生產(chǎn)工藝。不斷采用新工藝、新設(shè)備，例如深沖鋼板連續(xù)退火作業(yè)線和淺槽鹽酸酸洗、HC軋機(jī)、和異步軋制等，以簡(jiǎn)化冷軋工藝過(guò)程，提高冷軋帶鋼的精度和節(jié)省能量。 第二章 開(kāi)卷機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1開(kāi)卷機(jī)筒設(shè)計(jì) 脹縮式筒基本上有以下四種結(jié)構(gòu)形式的：弓形板式、平行四連桿式、四棱錐式、四斜契式。其中平行四連桿式和四棱錐式兩種結(jié)構(gòu)比較常見(jiàn)。 平行四連桿式筒是用四塊結(jié)構(gòu)尺寸基本相同的弧形板組成，每塊弧形板和軸上的支撐套筒用四條短連桿相聯(lián)形成平行四連桿機(jī)

19、構(gòu)，依靠短連桿傾角變化產(chǎn)生筒徑的脹縮（圖2.1） 圖2.1平心四連桿式筒 四棱錐式筒的筒體由 四塊扇形板組成，扇形板的內(nèi)側(cè)有階梯形斜面與中心四棱錐的階梯斜面相配合，利用四棱錐的少量軸向滑動(dòng)形成外徑的脹縮（圖3）。 圖2.2四棱錐式筒2.2開(kāi)卷機(jī)張力的確定與形成 精整機(jī)組開(kāi)卷張力的選用，與機(jī)組尾部卷去張力一樣，應(yīng)該十分慎重。不合適的開(kāi)卷張力，會(huì)影響到精整機(jī)組正常生產(chǎn)。一般開(kāi)卷張力為 T=bh式中 b-帶鋼寬度，毫米； h-帶鋼厚度，毫米； -單位張力，公斤/。在機(jī)組頭部一般可取=0.3-0.66公斤/。再設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，上述單位張力還可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算=k式中 -帶鋼屈服限，公斤/； K張力系數(shù)機(jī)

20、 組 名 稱K 值連 續(xù) 酸 洗 機(jī) 組0.004-0.005點(diǎn) 解 清 洗 機(jī) 組電 鍍 錫 機(jī) 組熱 鍍 錫 機(jī) 組電 絕 緣 涂 層 機(jī) 組連 續(xù) 退 火 機(jī) 組橫 切 機(jī) 組張 力 矯 直 機(jī) 組 0.03-0.05縱 切 機(jī) 組 0.8（0.33-14h+0.02），h為帶厚 表2-1張力系數(shù) 機(jī)組張力的選用應(yīng)十分慎重。采用大張力，使傳動(dòng)設(shè)備加大，增加投資。過(guò)大的張力還可能拉斷帶材。小張力可能使帶材跑偏。實(shí)際上常按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)選用。一般可按表2.2選取單位張力 機(jī)組區(qū)域單位張力值（MPa）機(jī)組區(qū)域單位張力值卷機(jī)段：作業(yè)段：酸洗機(jī)組10-40熱處理2-8鍍鋅機(jī)組8-70酸洗7-10鍍錫機(jī)組

21、10-40活套段：電解清洗機(jī)組30塔式5-15退火機(jī)組20-30車(chē)式10-20開(kāi)卷段3-9 圖2.2單位張力值 開(kāi)卷機(jī)張力的形成主要有三種方式：機(jī)械抱閘式、磁粉制動(dòng)器式、直流拖動(dòng)式。 機(jī)械抱閘式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，但張力不易控制。通過(guò)磁粉制動(dòng)器形成張卷開(kāi)力，可以通過(guò)調(diào)整激磁電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)張力大小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，但所能解形成的最大張力受磁粉制動(dòng)器最大力矩限制，因此適用于小開(kāi)卷張力機(jī)組。大中型帶材精整機(jī)組一般采用直流拖動(dòng)方式形成所需的開(kāi)卷張力。2.3開(kāi)卷機(jī)對(duì)中調(diào)節(jié) 對(duì)于一般的帶材精整機(jī)組，都要求開(kāi)卷機(jī)具有對(duì)中調(diào)整功能，即愛(ài)上卷時(shí)和工作過(guò)程中，始終保證帶材中心線與機(jī)組中心線重合，以保證機(jī)組能

22、正常工作。 目前采用的糾偏系統(tǒng)主要有光電液糾偏系統(tǒng)和氣電液糾偏系統(tǒng)。但光電液 系統(tǒng)應(yīng)用比較成熟。 在光電液糾偏系統(tǒng)中，光電頭固定在帶材的邊緣，使帶材位于光源的中心線位置，當(dāng)帶材跑偏時(shí)，將引起電信號(hào)的變化，系統(tǒng)將此變化反饋給液壓對(duì)中油缸，推動(dòng)開(kāi)卷機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)中。2.4 壓錕壓緊力計(jì)算 一般在開(kāi)卷機(jī)上均設(shè)有壓錕，用來(lái)壓緊帶材，增加制動(dòng)力矩，有利于正常開(kāi)卷。有時(shí)還可以把壓做成傳動(dòng)，這樣對(duì)開(kāi)卷引料也有一定好處。如圖4所示，壓緊力P可按下式?jīng)Q定： PR= ； P=(N)式中： R帶卷半徑（m）； -開(kāi)卷角（。）； -帶材在壓錕壓緊力作用下，帶材所產(chǎn)生彈塑彎曲力矩值（Nm）； 可由下式?jīng)Q定： =式中：

23、-帶材橫截面上彈性區(qū)部分高度，即 =； h帶材厚度（m）；-帶材屈服限（MPa） E帶材彈性模量（MPa）。 圖2.3壓緊力受力分析 圖2.4帶卷力分析2.5 筒徑向壓力N計(jì)算 為了不使帶卷內(nèi)徑與筒打滑，必須脹緊筒，產(chǎn)生足夠的摩擦力。使此摩擦力產(chǎn)生力矩值，與開(kāi)卷張力所引起力矩值相平衡（如圖2.4）所示。據(jù)此可寫(xiě)出平衡方程，從而可決定筒徑向壓緊力N。 式中：-帶卷卷徑比，即帶卷外徑與內(nèi)徑之比； -帶卷內(nèi)徑與筒的摩擦系數(shù)，并按此徑向壓緊力N，設(shè)計(jì)計(jì)算筒脹縮機(jī)構(gòu)。實(shí)際計(jì)算時(shí)，考慮受力不均勻，開(kāi)卷張力一般取1.3-1.5t計(jì)算。2.6開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)功率計(jì)算此開(kāi)卷機(jī)采用無(wú)壓錕設(shè)計(jì)，由于帶鋼在筒與引料錕之間要

24、下垂，張力T對(duì)下垂度x值所產(chǎn)生的力矩，應(yīng)與帶鋼的彈塑性彎曲力矩相平衡，即如圖2.5所示。側(cè)有 Tx= ； T=/x 式中 -帶鋼彈塑力矩，即 = 若k=0.8，則=0.98x下垂度，毫米。 筒傳動(dòng)力矩M可按下列式子確定 M= T（R-x）- = T（R-x）- 式中 T開(kāi)卷張力，公斤； R卷帶半徑，毫米； -筒軸承處摩擦系數(shù)，對(duì)于圓柱滾動(dòng)軸承=0.008； d軸承處樞軸直徑，對(duì)于滾動(dòng)軸承取平均直徑，毫米； Q由筒自重及張力在軸承處所引起的反力，公斤。求出筒力矩后，即按下式計(jì)算傳動(dòng)功率 N=式中 R卷帶半徑，毫米； -筒傳動(dòng)力矩，公斤毫米；V開(kāi)卷速度米/秒；-傳動(dòng)效率，一般取=0.9。 圖2.5

25、圖無(wú)壓錕的開(kāi)卷機(jī)受力圖 附：開(kāi)卷機(jī)主要機(jī)構(gòu)三維（pro/e）設(shè)計(jì)圖 第三章 開(kāi)卷機(jī)主軸設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1開(kāi)卷機(jī)技術(shù)參數(shù) 開(kāi)卷機(jī)是成卷扎制和帶材精整機(jī)組中的重要設(shè)備。開(kāi)卷機(jī)主要用于支承鋼帶卷，并和直頭機(jī)一起把鋼帶送入矯平機(jī)。本開(kāi)卷機(jī)采用脹縮式筒，可以適應(yīng)多種內(nèi)徑變化。其技術(shù)參數(shù)為 電機(jī)功率/KW 2.2 轉(zhuǎn)速r/min 125 料寬/mm 300 卷重/kg 20003.2估算軸的直徑及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)軸的支撐位置和軸所受載荷大小、方向、作用點(diǎn)及載荷種類(lèi)均已確定，支點(diǎn)反力及彎矩可以求得時(shí)，可按彎矩合成的理論進(jìn)行近似計(jì)算。 圖3.1 主軸簡(jiǎn)圖 1安裝齒輪2主軸3軸承4張緊裝置 外缸筒是用來(lái)防止塑性層不遭

26、破裂。隨著壓力的增加，塑性厚度也增加。彈性層厚度減少，最后發(fā)生破裂。因此只要注意到厚壁筒內(nèi)應(yīng)力分布的變化規(guī)律，就可以大大提高缸筒內(nèi)的工作壓力。 作用在內(nèi)壁的當(dāng)量應(yīng)力既可能是壓應(yīng)力也能使壓應(yīng)力，主要取決于壓力是從缸的內(nèi)面作用還是從外面作用。若是內(nèi)壓力則當(dāng)量應(yīng)力為拉應(yīng)力，若是外壓力作用則當(dāng)量應(yīng)力為壓應(yīng)力，因此可以利用外壓力并同時(shí)考慮內(nèi)壓力的作用，使作用在內(nèi)壁上的壓力減小或降到很低。 首先，根據(jù)軸的直徑計(jì)算公式初步估算直徑：軸計(jì)算截面上的工作應(yīng)力 （）軸的直徑（）式中軸計(jì)算截面上的合成玩彎矩，；軸計(jì)算截面上的扭矩，傳遞功率，；轉(zhuǎn)速，；根據(jù)扭應(yīng)力變化性質(zhì)而定的校正系數(shù)；空心軸內(nèi)徑與外徑之比，.；許用疲

27、勞應(yīng)力，。選擇軸的材料為鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，可知材料的機(jī)械性能為；.代入（）式得考慮到安裝張緊裝置需加鍵槽，故將其軸徑增加。因此取軸徑為根據(jù)軸的受力，選取圓錐滾子軸承。裝軸承處的直徑，。初選和，其寬度分別為.和。.軸上受力分析軸上受力如圖3.2（）所示。計(jì)算時(shí)，通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，軸上零件傳來(lái)的力，通常作為集中力，其作用點(diǎn)取為零件輪廓寬度的中點(diǎn)。軸上扭矩則從輪轂寬度的中點(diǎn)算起。軸上支撐反力的作用點(diǎn)，根據(jù)軸承的類(lèi)型和組合確定。如果作用在軸上的各載荷不再同一平面內(nèi)，可分解到個(gè)相互垂直的平面上，然后分別求出這個(gè)平面內(nèi)的彎矩，再按矢量法求的合成彎矩。軸承受的彎矩.軸傳遞的轉(zhuǎn)矩.齒輪圓周力齒輪徑

28、向力.（）在水平平面內(nèi)的支反力（圖3.2（）由得因此；齒輪的作用力在水平平面的彎矩（圖3.2（）.（）在垂直平面內(nèi)的支反力（圖3.2（）（）齒輪的作用力在水平平面的彎矩（圖3.2（）.（）由于負(fù)載的作用，在支點(diǎn)和處的支反力（圖3.2（）由得；由于負(fù)載的作用而產(chǎn)生的彎矩圖如圖3.2（）所示：.圖3.2軸所受載荷.軸的強(qiáng)度校核根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖，截面處的彎矩較大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中，因此，處是危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。由于該減速機(jī)軸的傳動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)的彎應(yīng)力，而轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)的剪應(yīng)力?？箯潝嗝嫦禂?shù).彎曲應(yīng)力幅.附：開(kāi)卷機(jī)主軸三維設(shè)計(jì)圖 第四章 開(kāi)卷機(jī)恒張力控制系統(tǒng)4.

29、1硬件組成 開(kāi)卷電機(jī)型號(hào)為Z4-315-11,功率為110KW、電壓為400V。電流為324A。轉(zhuǎn)速為400r/min，供電裝置采用意大利Ansaldo全數(shù)字傳動(dòng)模塊，型號(hào)為SPDM450RCF，CPU為型號(hào)416-2DP。主站與從站間通信方式為Profibus-DP。 PLC控制系統(tǒng)完成操作連鎖，卷徑計(jì)算，速度、加速度及張力的設(shè)定，斷帶保護(hù)和準(zhǔn)確停車(chē)等功能。通過(guò)數(shù)字量輸入模板DI把各傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)好、停止、輕故障、重故障、就緒信號(hào)送入PLC,PLC則根據(jù)整個(gè)軋機(jī)的工藝連鎖條件和操作指令，再通過(guò)數(shù)字量輸出模板DQ向傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)、停止命令。每卷的初始卷徑、帶寬、比重和各道次的入口厚度、出口厚

30、度、軋制速度、單位張力、屈服強(qiáng)度等參數(shù)，經(jīng)上位機(jī)鍵盤(pán)輸入，上位機(jī)通過(guò)Siemens公司的CP5613卡與PLC通信。 根據(jù)以上這些參數(shù)計(jì)算出每卷各道次的主機(jī)速度設(shè)定值，同時(shí)計(jì)算開(kāi)卷電機(jī)張力設(shè)定值，速度設(shè)定值和張力設(shè)定值通過(guò)模擬量輸出模板AQ送到傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)回路。各傳動(dòng)系統(tǒng)速度、電流和磁通實(shí)際值通過(guò)模擬量輸入模板AI送給PLC，并分別在上位機(jī)和操作臺(tái)顯示。為了進(jìn)行卷徑計(jì)算，分別在左卷、左側(cè)量錕、右卷、右側(cè)量錕上裝有脈沖發(fā)生器，這些脈沖分別送入西門(mén)子高速計(jì)數(shù)器模板FM450，高速計(jì)數(shù)器根據(jù)Step7軟件中設(shè)置的工作方式對(duì)開(kāi)卷機(jī)和測(cè)量錕轉(zhuǎn)過(guò)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并由其脈沖值計(jì)算當(dāng)時(shí)卷徑。4.2開(kāi)卷機(jī)工作

31、狀態(tài)分析 主機(jī)與開(kāi)卷機(jī)間帶鋼的張力由開(kāi)卷機(jī)建立，開(kāi)卷過(guò)程即維持帶鋼張力恒定的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程。開(kāi)卷機(jī)上料時(shí)需點(diǎn)動(dòng)工作，張力給定不投入，系統(tǒng)為典型的速度的、電流雙閉可逆調(diào)速系統(tǒng)。穿帶完成后建立靜張力，大小由操作臺(tái)給出，此時(shí)系統(tǒng)為電流單閉環(huán)控制系統(tǒng)，達(dá)到給定張力后開(kāi)卷機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，靜張力建立。建立靜張力前開(kāi)卷機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)；建立靜張力時(shí)開(kāi)卷機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，傳動(dòng)SPDM的晶閘管始終工作于整流狀態(tài)。開(kāi)卷機(jī)具體工作狀態(tài)分析如下： ()開(kāi)卷機(jī)靜張力建立的過(guò)程時(shí)開(kāi)卷機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)左卷取工作，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，晶閘管處于整流狀態(tài)，輸出整流電壓=234（為觸發(fā)角，為交流側(cè)相電壓有效值）。 （）靜張力建立時(shí)，帶鋼線速

32、度為零，開(kāi)卷機(jī)反電動(dòng)勢(shì)E為0，開(kāi)卷機(jī)堵轉(zhuǎn)，晶閘管變流裝置處于整流狀態(tài)，建立堵轉(zhuǎn)電流/R（為晶閘管變流裝置輸出的整流電壓） （）靜張建立進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)。主機(jī)升速拉動(dòng)帶鋼使開(kāi)卷機(jī)開(kāi)卷工作，晶閘管變流裝置輸出電壓U開(kāi)始下降，開(kāi)卷機(jī)被拉動(dòng)旋轉(zhuǎn)，反電動(dòng)勢(shì)E與電動(dòng)勢(shì)相比反向，電樞電流（U+E）/R(E為絕對(duì)值)。 ()開(kāi)卷電機(jī)再發(fā)生電制動(dòng)狀態(tài)。主機(jī)升速，此時(shí)晶閘管變流裝置輸出電壓U也反向，此時(shí)U與E符號(hào)相同，但E的絕對(duì)值大于U的絕對(duì)值，此時(shí)晶閘管變流裝置處于逆變狀態(tài)。正常開(kāi)卷時(shí)由帶鋼張力產(chǎn)生。4.3開(kāi)卷機(jī)恒張力控制實(shí)現(xiàn) 開(kāi)卷張力產(chǎn)生的張力矩與電機(jī)電磁力矩應(yīng)相等。則張力的機(jī)電參數(shù)表達(dá)式： =/D （1）式

33、中：為常數(shù)；為開(kāi)卷機(jī)磁通量；為開(kāi)卷電動(dòng)電樞電流；D為帶卷瞬時(shí)卷徑。由式（1）得： =/ （2）結(jié)論1：在基速以下，開(kāi)卷機(jī)電機(jī)磁通保持恒定，即全磁狀態(tài)，電樞電流與卷徑D成正比變化，可實(shí)現(xiàn)恒張力控制。由式（2）得： =/=/=（/E）v （3）結(jié)論2：在基速以上，若保持反電勢(shì)E恒定，控制電樞電流與帶鋼線速度v成正比，可實(shí)現(xiàn)恒張力控制的。SPDM接收來(lái)自PLC的張力設(shè)定值，通過(guò)其內(nèi)部軟件進(jìn)行張力自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)恒張力調(diào)節(jié)。4.4瞬時(shí)筒徑D的計(jì)算為實(shí)現(xiàn)恒張力精度控制和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，必須精確測(cè)量并記憶卷材瞬時(shí)卷徑D值。由帶鋼線速度v和開(kāi)卷電機(jī)轉(zhuǎn)速n，利用公式v=/i即可推導(dǎo)并計(jì)算出瞬時(shí)卷徑D值。卷徑計(jì)算記憶單

34、元如圖4.1所示。 圖4.1卷徑記憶單元框圖 第五章 支撐液壓裝置的設(shè)計(jì)5.1開(kāi)卷機(jī)液壓系統(tǒng)的作用 由于在開(kāi)卷機(jī)上當(dāng)卷材裝加上去之后直徑較大，但隨著開(kāi)卷設(shè)備的工作，卷材直徑會(huì)慢慢變小，其重量也會(huì)隨之變輕，為了使卷材開(kāi)卷后保持水平伸展，并且使卷材在開(kāi)卷機(jī)上有足夠的支撐力，需選用一個(gè)液壓系統(tǒng)，將供壓、保壓和釋壓在這個(gè)系統(tǒng)上同時(shí)完成。下圖便是它的簡(jiǎn)單的液壓原理圖： 圖5.1 液壓原理圖 容易看出，主控制閥和下降速度控制閥和回油閥，單向閥都是相通的，主控制閥就是一個(gè)三位五通閥，回油閥是二位二通閥，通過(guò)換位達(dá)到控制油路的作用。5.2液壓系統(tǒng)工作原理作為用在開(kāi)卷機(jī)系統(tǒng)中控制提升器上升、下降、中立位置的液壓

35、系統(tǒng)有四個(gè)基本工作位置，即：提升、中立、下降和快速升降。在提升位置的工作特性液壓系統(tǒng)在提升位置時(shí)，泵通過(guò)吸油過(guò)濾器從變速箱殼體內(nèi)吸取液壓油，通過(guò)泵以后形成高壓油，然后通過(guò)系統(tǒng)的安全閥(V)來(lái)到分配器的進(jìn)油口。系統(tǒng)安全閥在選裝多路閥時(shí)即為多路閥的安全閥否則需要另外在管路上增加安全閥，以保證整個(gè)拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)的安全。閥芯處于提升位置，因此閥芯與閥套控制油孔被密封，因此控制回油閥的油路被關(guān)閉即回油閥處于密封狀態(tài)，主要油道的液壓油無(wú)法通過(guò)回油閥泄油，因此只能打開(kāi)單向閥進(jìn)入提升器油缸內(nèi)，進(jìn)入油缸后的液壓油推動(dòng)活塞向后移動(dòng)，提升臂向上抬起從而達(dá)到提升器的提升。由于單向閥打開(kāi)后其殼體內(nèi)部油道是與安全閥相通

36、，此時(shí)如果下速閥是打開(kāi)狀態(tài)，液壓油通過(guò)下速閥、殼體工藝孔、進(jìn)入主控制閥的泄油孔，但是由于主控制閥的泄油被閥芯密封，所以液壓油無(wú)法泄壓，只能進(jìn)入到液壓缸內(nèi)。在中立位置時(shí)的工作特性 主要有兩個(gè)油路，一個(gè)是泵出來(lái)的高壓油，一個(gè)是液壓油缸和分配器內(nèi)部形成的封閉油路。另一個(gè)油路由于提升臂上懸掛有一定的重物，作用到液壓缸內(nèi)形成一定的壓力，此時(shí)液壓缸和分配器形成一個(gè)密閉的形腔。油缸內(nèi)的液壓油通過(guò)分配上出油接頭進(jìn)入分配殼體內(nèi)，由于單向閥的鋼球和單向閥座密封油缸內(nèi)的液壓油無(wú)法通過(guò)單向閥，則液壓油通過(guò)殼體油道進(jìn)入到安全閥和下速閥內(nèi)，此時(shí)安全閥密封無(wú)法泄壓。此時(shí)主控制的位置處于中立，液壓油通過(guò)閥芯和閥套的控制腔、殼

37、體工藝孔進(jìn)入到回油閥上腔即大螺塞孔，液壓油壓縮活塞向下移動(dòng)推動(dòng)回油閥向下移動(dòng)，打開(kāi)回油閥。在下降位置時(shí)的工作特性 液壓系統(tǒng)在下降位置時(shí)，也有兩個(gè)油路。一個(gè)是泵出來(lái)的高壓油，一個(gè)是提升器油缸內(nèi)的液壓油泄壓的油路。泵出來(lái)的高壓油同分配器在中立時(shí)在油路一樣，回油閥打開(kāi)，高壓油泄壓到油箱。另一個(gè)油路主要油缸的液壓油泄壓，油缸的油在活塞的推動(dòng)下，通過(guò)分配器單向閥出油接頭進(jìn)到殼體內(nèi)，由于單向閥鋼球和閥座是密封的，液壓油無(wú)法通過(guò)單向閥。液壓油進(jìn)入到下速閥孔，安全閥密封，下速閥處于打開(kāi)狀態(tài)，油通過(guò)下速閥進(jìn)入到工藝孔，來(lái)到主控制閥泄油孔，由于閥芯和閥套處于下降位置，液壓油通孔閥套的泄油孔排到提升器殼體內(nèi)。 參考

38、文獻(xiàn) 1 王守城，客一鳴. 液壓與氣壓傳動(dòng). 北京大學(xué)出版社. 2008 2 周?chē)?guó)盈編著.帶鋼精整設(shè)備.機(jī)械工業(yè)出版社，1982 3 李海.關(guān)于開(kāi)卷機(jī)筒設(shè)計(jì)的初步研討.重型機(jī)械，19794 黃華清主編.軋鋼機(jī)械M.北京：冶金工業(yè)出版社，19865 鄒家祥主編.軋鋼機(jī)械M. 北京：冶金工業(yè)出版社，20046 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：高等教育出版社，20017 支道光.機(jī)械零件材料與熱處理工藝選擇.機(jī)械工業(yè)出版社.20078 孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理M.北京：高等教育出版社，20019 鞏云鵬，田萬(wàn)祿，張祖立.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M.東北大學(xué)出版社，200010 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.923